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Isabel Zirnstein
Biogeochemistry

Promotionsarbeiten


Einfluss von Biofilmen auf die Migration und den Transport von Uran, Americium und Europium in der Umwelt.

PictureZirnstein

Promotionsstudent:
Isabel Zirnstein
Betreuer:
Prof. Dr. I. Röske (TU Dresden), Prof. Dr. G. Bernhard, Dr. T. Arnold (HZDR)
Abteilung:
Biogeochemie
Zeitraum:
12/2010–11/2013


Mikroorganismen kommen ubiquitär vor. Die meisten sind in Gemeinschaften organisiert, in sogenannten Biofilmen. Dabei schließen sich viele verschiedene Mikroorganismen eines Standortes zu einem großen Komplex zusammen und sind in eine selbst produzierte Matrix eingebettet. So können sie extremen Bedingungen, wie z.B. extreme pH-Werte, extreme Temperaturen oder Einfluss giftiger Substanzen standhalten. Die Matrix (aus Polysaccharide, Proteinen, DNA…) um die Zellen dient auch der Lagerung von Metaboliten, die wiederum von anderen Mirkoorganismen genutzt werden. So ein Biofilm bildet ein einem Habitat einen sogenannten Mikrokosmos. Verschiedene Stoffe und Metalle aus der Umgebung können in der Matrix eingebettet werden, an sie binden oder auch durch Interaktion mit der Matrix einen Schutz der Zellen bieten.

In der Arbeit sollen Biofilme aus verschiedenen radioaktiv belasteten natürlichen Milieus untersucht werden, inwiefern die Radionuklide durch den Biofilm gebunden, aufgenommen oder verändert werden. Das könnte einen Hinweis darauf geben, ob Biofilme an der Mobilisierung/Immobilisierung oder der Migration und dem Transport beteiligt sind.

Folgende Untersuchungen werden durchgeführt:

  1. Bestimmung der mikrobiellen (prokaryotisch und eukaryotisch) Diversität der Biofilme durch Lichtmikroskopie, Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung und molekulare Methoden (PCR, Klonierung, Pyrosequenzierung).
  2. Analyse, welche Mikroorganismen im Biofilm stoffwechselaktiv sind. Hier wird eine Analyse der RNA angestrebt.
  3. Eine große Rolle sollen die „extrazellulären polymeren Substanzen“ (EPS) spielen, wobei mittels Maldi-TOF die EPS der Biofilme analysiert wird.
  4. Die Visualisierung und Darstellung der Biofilme und der EPS mit Interaktion von Metallen insbesondere Radionuklide wird mit dem konfokalen Laser-Scanning Mikroskop gekoppelt mit Laser induzierter Fluoreszenz Spektroskopie durchgeführt, indem Dünnschnitte vom Biofilm mit einem Kryotom angefertigt werden.
  5. Mit der Transmissionselektronenmikroskopie soll das Zusammenspiel von Radionukliden mit Biofilmen und EPS detaillierter betrachtet werden.

Das Ziel ist den Biofilm als ganzes zu charakterisieren, Fragen zu beantworten, aus welchen Spezies sich so ein Biofim in einem radioaktiv belasteten Milieu zusammensetzt und welche Faktoren (in/an Zellen, EPS) im Biofilm eine Rolle bei der Bindung von Metallen und Radionukliden spielen.


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